Зависимость изменения долговечности от материалоемкости при разных подходах к проектированию

Проанализировав несколько вариантов конструкции был выбран наиболее оптимальный, обозначенный оранжевой линией на графике. По графику видно, что для него долговечность нарастает более круче при увеличении массы. С другой стороны, если принять требования по долговечности за постоянную величину, общая масса окажется меньше. С помощью такой оценки была проанализирована перспективность принятия тех или иных конструктивных решений и изменения стратегии проектирования.

Рисунок  – График зависимости долговечности (ось Y) от массы (ось X) колесного редуктора для различных вариантов

В процессе оптимизации были внесены следующие изменения в исходную конструкцию:

• Диаметр коронной шестерни удалось минимально уменьшить.
• Уменьшен допуск диаметра вершин (т.к. в исходном варианте допуски диаметра вершин очень велики: +0,0/-0,4 мм, что влияет на коэффициент перекрытия, т.к. рассчитывается по наименьшему диаметру вершин, а также оказывает существенное влияние на номинальную несущую способность зубчатых колес).
• Увеличен коэффициент перекрытия путем снижения коэффициента подрезания головки зуба.
• Диаметры окружностей впадин и вершин были увеличены до максимального значения

Выводы:

В результате оптимизации нагрузочная способность по номинальному крутящему моменту возросла на 25% – это соответствует увеличению долговечности в 18 раз при увеличении массы всего на 1%.

Также наблюдается значительное улучшение показателей коэффициентов запаса по сравнению с исходным вариантом за счет изменения параметров макрогеометрии, а также применения дробеструйной обработки на планетарных шестерен и повышения требований к материалу для солнечной шестерни.

Scroll